[发明专利]一种海洋自给进式取样钻具及取样方法

说明书

本发明公开了一种海洋自给进式取样钻具及取样方法，属于海洋取样技术领域，钻具包括外管总成和内管总成，所述内管总成活动套接于外管总成的内部并通过弹卡固定，所述外管总成的一端具有钻头，位于钻头的同侧，所述内管总成一端具有切入刀头，外管总成和内管总成固定后，所述切入刀头通过内管总成内置的螺杆马达转子驱动回转并切入地层获取岩心。本发明采用螺杆马达自给进的方式，避免钻杆和钻头的回转，通过钻井液的能量来驱动超前取心筒回转来获取岩心，最大限度的降低对岩心的冲泡、扰动，且避免了静压“桩效应”对岩心品质的影响。

技术领域

本发明型涉及海洋取样技术领域，具体涉及一种海洋自给进式取样钻具及取样方法。

背景技术

近几年随着海洋经济的崛起，各种资源开发、港口建设、环境调查等工作的大面积铺开，近海范围内的钻探取样工作也逐年增加，同时由于工程和地质研究的需要，海底地层样品的原位保真度要求也越来越高，目前的取样方式已经越来越滞后于时代发展的需求，且没有一种普适的取样钻具能够包揽所有地层取样。

为此，根据实际工作需要开发有针对性的特种取样钻具是一种有效的技术手段。当前采用的取样方式多为提钻取心或直接把陆地上的绳索取样器具转移到海上使用，由于地层的差别和取样要求的不同，导致这样的取样效果往往不理想。本发明就是针对软弱且粘性较大的沉积层取样开展技术创新，着力解决钻井液对岩心的冲泡、取心率低等技术难题。

发明内容

本发明的目的是针对海底软弱地层的地(低)扰动取样，提供一种海洋自给进式取样钻具及取样方法，采用螺杆马达自给进的方式，避免钻杆和钻头的回转，通过钻井液的能量来驱动超前取心筒回转来获取岩心，最大限度的降低对岩心的冲泡、扰动，且避免了静压“桩效应”对岩心品质的影响。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明首先提供了一种海洋自给进式取样钻具，包括外管总成和内管总成，所述内管总成活动套接于外管总成的内部并通过弹卡固定，所述外管总成的一端具有钻头，位于钻头的同侧，所述内管总成一端具有切入刀头，外管总成和内管总成固定后，所述切入刀头通过内管总成内置的螺杆马达转子驱动回转并切入地层获取岩心；

进一步地，所述内管总成包括螺杆马达定子和活动伸缩于螺杆马达定子内的螺杆马达转子，所述螺杆马达定子内部形成有双螺旋腔体，所述螺杆马达转子采用单螺旋结构，通过向螺杆马达定子内注入钻井液驱动螺杆马达转子回转并向下运动；

进一步地，所述内管总成由打捞组件、弹卡、进水管、悬挂环、螺杆马达定子、螺杆马达转子、导向杆、止动接头、回水接头、调节螺母、调节接头、取样筒、爪簧和切入刀头组成；打捞组件连接在弹卡管的上端，进水管连接在弹卡管的下端，悬挂环套装于进水管和螺杆马达定子连接螺纹外；所述螺杆马达定子的上端依次与进水管和打捞组件连接，最终通过弹卡实现固定在外管总成内，并承受螺杆马达转子在转动过程中产生的反扭矩；所述螺杆马达转子的下端依次与回水接头、调节螺母、调节接头、取样筒、爪簧和切入刀头连接，驱动切入刀头回转并切入地层获取岩心；

进一步地，所述悬挂环上放置有密封圈，密封圈与外管总成的内孔配合；

进一步地，所述外管总成由弹卡挡头、弹卡室、座环、连接管、扶正环、扩孔器、钻头组成，其中弹卡挡头、弹卡室、连接管、扩孔器和钻头依次通过螺纹连接，座环嵌装于弹卡室和连接管之间的螺纹中，扶正环嵌装于连接管和扩孔器连接螺纹内；

进一步地，所述座环上形成有内孔。

本发明的另一目的是：提供一种使用上述海洋自给进式取样钻具的取样方法，包括以下步骤：

S1、先将外管总成随着钻杆下放到海底泥线附近；

S2、然后将内管总成投放到钻杆的内孔中自由下落，直至内管总成上的悬挂环坐落于座环的内台阶上，此时弹卡张开，并卡固在弹卡室内；